Un nouveau mécanisme moléculaire de la maturation des neurones découvert à l'Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire

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Publié le 18 novembre 2020

La communication entre les cellules nerveuses qui composent le cerveau est un processus très complexe qui est à la base des fonctions cérébrales. L’établissement d’un réseau de neurones opérationnel nécessite que la quantité et la qualité des connections neuronales soient contrôlées lors du développement du cerveau. Dans une étude publiée le 22 février 2018 dans la revue Nature Communications, des scientifiques de l’Université Côte d’Azur ont dévoilé un processus nouveau qui s’avère essentiel pour le contrôle qualité des connections neuronales.

L’établissement d’un réseau fonctionnel de cellules nerveuses est une étape essentielle de la formation du cerveau et implique une étape cruciale d’élimination de connections neuronales surnuméraires lors du développement cérébral. Les conséquences directes d’une étape de maturation neuronale inefficace sont des anomalies de communication cérébrale et l’apparition de problèmes comportementaux et cognitifs importants chez les personnes touchées. C’est le cas notamment chez les enfants atteints d’une maladie génétique appelée Syndrome de l’X Fragile. Les patients atteints de ce syndrome présentent des neurones anormalement immatures et en conséquence, des connections neuronales non optimales à l’origine des déficits intellectuels et comportementaux caractéristiques de la maladie.

Le syndrome de l’X-fragile est la forme la plus fréquente de déficience intellectuelle héréditaire, mais aussi la première cause monogénique connue d’autisme. Cette maladie génétique est le résultat de mutations sur le gène FMR1 sur le Chromosome X. Ces mutations conduisent à l’absence de la fonction d’une protéine absolument essentielle pour établir la connectivité des neurones. Cette protéine est appelée FMRP (Fragile X Mental retardation Protein), elle a pour rôle de lier et de transporter de nombreuses molécules d’ARN le long des prolongements neuronaux jusqu’aux jonctions communicantes des neurones, les synapses. FMRP transporte les ARNs qui lui sont liés dans des structures particulières appelées granules de transport et libèrent ces ARNs au niveau des synapses lorsque les neurones sont activés. Ce processus est essentiel pour contrôler à la fois la quantité et la qualité des connections entre les neurones. Ainsi, en l’absence de la protéine FMRP, les synapses sont trop nombreuses ce qui entraine des déficits importants chez les enfants atteints du Syndrome de l’X-fragile.

Les chercheurs ont démontré que l’activation des neurones entrainait la liaison de la petite molécule SUMO (Small Ubiquitin-like MOdifier, responsable de modifications post-traductionnelles) à la protéine FMRP au niveau des granules de transport des ARNs. Ceci permet la dissociation de FMRP des granules et la libération contrôlée des ARNs liés à FMRP ce qui provoque en retour, l’élimination et la maturation des synapses. Ce travail met ainsi en lumière un mécanisme jusqu’alors inconnu de régulation de la libération des ARNs à destination de la synapse, et permet d’envisager des perspectives intéressantes pour le développement de solutions thérapeutiques innovantes pour traiter certaines maladies neurologiques.

Interview de Stéphane Martin, chercheur Inserm, responsable de l'équipe" Implication physiologique et physiopathologique de la sumoylation neuronale"

Un nouveau mécanisme moléculaire de la maturation des neurones - Stéphane Martin (IPMC) from Université Côte d'Azur on Vimeo.